基于高阶思维能力培养的初中科学教学探索

一、问题缘起

对于初中科学教学来说，在核心素养不断推进的背景下，培养学生的高阶思维，有利于提高学生解题能力的同时，也会为其后续的学习与工作夯实基础。因此在科学课堂教学中培养学生的高阶思维能力，是每一位科学教师必不可少的责任。在一次作业批改中，我对科学课堂教学进行了反思和研究。

（一）科学思维能力不足

思索缘起——关于科学练习题的答题情况

在批改到上述练习题时，我统计了一下两个班90个学生的答题情况如上图所示。

思索：第2问为何较其它两问正确率相差如此之多？第1问考查的是分子的性质，以简单记忆为主，属于低层次知识。第2问考查的是根据题目要求设计实验，相对要求比较高，需要综合分析能力，属于高层次知识。第3问考查气压增大的原因，是现象解释，属于中等层次知识。

这显然和教学是脱不了关系的，教师往往局限于低层次知识的教授，处于低阶思维模式，缺少对学生高阶思维能力的培养。

（二）教学现状分析

1.从教师层面来讲，在初中科学教学中，为了应对中考，课堂模式仍然以教师讲解为主，为了节省时间，教师一般只完成既定的课堂教学任务。

（1）灌输教学内容——高阶思维课堂教学意识欠缺

在低阶思维课堂中，教师一般更关注学生对知识的记忆，高阶思维课堂教学意识的欠缺，会使学生在课堂上听得懂，但当自己独立答题时就会出现各种问题。因为学生只知道是什么，但无法获得提出问题、分析问题、解决问题等重要的科学素养。

（2）缺少活动设计——高阶思维课堂建构过程缺失

受应试教育的影响，一般教师都是通过题海战术来加强学生对知识的理解，这样的课堂多数停留在低阶思维层面上，缺少教学活动设计，无法促进学生高阶思维能力的发展。

2.从学生层面讲，当前初中科学知识主要是对生活中常见的一些现象加以解释，教材中包含着大量的概念、定律，在实际学习过程中，很多学生无法将知识与生活实际相结合，被动接受学习。

（1）被动接受学习——高阶思维能力培养难度加大

运用低阶思维的学生，在学习过程中，往往无法有效地理解概念、定律的意义，记忆知识点的主要方式是死记硬背，这就导致这些学生在实际运用这一知识点的过程中，往往会混淆了所记忆的知识点。并且对当前采用低阶思维展开学习的初中生学习情况进行分析发现，超过80%的学生存在畏难、不愿学习的情绪，这种情绪的存在大大提升了学生高阶思维培养的难度[1]。

（2）脱离生活实际——高阶思维能力培养环境缺乏

现在学生生活环境大部分是城市和新农村，父母工作也忙，减少了子女对社会生活的接触机会。学校出于安全考虑，也很少组织学生参加各种实践活动，也减少了学生体验生活的机会。

二、高阶思维能力的概念

教学中，教师可以依据学生的心智活动能力以及学生的认知能力，将学生的思维分成高阶思维以及低阶思维能力，其中高阶思维能力主要是指较高层次的心智活动或认知能力，涵盖了分析、批判、评价、决策和创造等多维度的能力，对学生的发展起着重要的影响。在开展教学的过程中，若学生具备良好的高阶思维，学习将会产生事半功倍的效果，与之相对地，若学生在学习中的主要思维模式为低阶思维，那么其学习将会出现事倍功半的效果。

三、培养学生高阶思维的意义

（一）落实素质教育——社会需要创新型教师

从教师层面来讲，随着经济全球化不断推进的今天，现代社会需要的是具有独立思维能力和独立创新能力的人。具体来说，素质教育要求教师在教学过程中，在引导学生积累与学科相关的知识技能的同时，培养学生自学、实践、合作、求知等能力，为其后续学习工作奠定良好的基础。同时，在当前的科学教学活动中，教师引导学生从高阶思维视域下分析并解决问题，不仅可以提升学生解决问题的能力，还能增强学生的创造力与决策力。

（二）开拓高阶思维——社会需要创新型人才

从学生层面来讲，目前大部分学生受传统应试教育思维的影响，更注重知识点的记忆，忽视了对自身实践能力以及思维能力的培养。新时代社会需要创新型人才，在初中科学课程中，除了要提升学生知识水平的同时，更需注重培养学生的创新思维以及实践能力，从而让学生在后续学习生活中，个人能力能够满足当前社会发展的需要。

四、培养高阶思维的方法和策略

在当前初中科学教学过程中，为进一步提升学生参与课堂教学中的主动性，教师可以在考虑到学生实际情况以及教学目标的基础上，遵循核心素养的要求，通过下图中一些方法鼓励学生成为课堂主体，进而达到促进学生高阶思维发展的目的。

（一）创设情境，培养高阶思维生成

课堂上创设合理的情境能抓住学生兴趣，情境用得恰如其分，可以使教学连贯顺畅，起到画龙点睛的作用。课堂教学中，情境的创设，不只是为了活跃课堂氛围，还需要思维的引导。情境的创设必须服从于教学目标，从教学内容的实际出发，让学生身临其境，获得角色体验。为更好地培养学生的高阶思维，创设生活化、真实性、趣味性的情境，逐步引导学生深入探索课本知识点，达到锻炼其思维能力的目的。

举例来说，在进行浙教版七年级科学下册第三章《运动与力》中的第6节“摩擦力”的教学过程中，为更好地引发学生主动探究教材知识点的热情，笔者通过在课前导入“大家都知道当人们在足球场上踢足球的过程中，如果长时间不去踢滚动的足球，那么行进中的足球即使在没有碰到外物的情况下，也会慢慢地停下来，产生这种现象的原因是什么？如果现在想要滚动速度较快的足球迅速停下来，人们可以采用什么样的方法？”以这类学生在日常生活中较为常见并与摩擦力相关问题的方式提问，激发学生主动阅读教材内容的积极性。同时，在这章内容讲解完成后，为进一步加深学生对于“摩擦力”这一知识点的印象，笔者还通过引导学生思考在当前生活中与摩擦力相关的事物，并且深入探索“摩擦力”优缺点的方式，提升学生深入思考的能力。以车辆行进过程中的摩擦力优缺点来说，车辆在行进过程中，主要是依靠车轮与路面摩擦产生的摩擦力产生向前行进的力，但在车辆实际运转过程中，摩擦力还会对车轮造成磨损，进而造成车轮上的花纹不断变薄、车轮抓地力不足等情况出现[2]。

（二）思维导图，促进高阶思维发散

在学习过程中，结构化的知识对概括问题、理解问题和解决问题更有利，能帮助学生长时记忆。科学课程既有很多对概念的文字描述，还有大量与概念相关的事实与案例。运用思维导图将它们结合在一起，帮助学生更加全面、深入地理解科学相关概念，从而能更好地激发学生的高阶思维发散。[3]

（三）创新形式，激发高阶思维提升

1.联系生活实际，激发探究热情

科学作为一门对生活中各类事物发生原因、变化规律等情况进行总结论述的学科，其知识点与生活实际有着极为紧密的联系。在初中科学教学的过程中，教师可以通过将生活实际与学科知识点相融合的方式，在活跃课堂氛围，吸引学生主动探究知识点的具体内涵的基础上，提升学生在日常生活中灵活运用知识点的能力。举例来说，为进一步激发学生探究知识点的兴趣，笔者在开展九年级科学上册第一章《物质及其变化》中第二节“物质的酸碱性”的过程中，通过在课堂上创设诸如发面过程中酸碱中和或者病人胃酸过多时吃药中和等与生活实际相类似的情境，并引导学生深入探究这一生活情境中涉及的化学变化的方式，增强学生记忆、运用科学知识的能力。

2.借助教学工具，吸引学生注意

近年来，不仅诸如多媒体、希沃白板这类教辅工具被广泛应用于课堂教学中，各种网课资源也不断涌现，为当前的课堂教学提供了有效的帮助。初中科学教学过程中，为使学生的注意力始终集中于课堂教学当中，教师可以通过在教学过程中，借助上述现代化的教学工具，在营造轻松的课堂氛围的同时，更好地吸引学生的注意力。举例来说，在进行七年级科学上册第三章《人类的家园——地球》的过程中，为使学生全面了解地球形态、地壳变化等内容，笔者就曾借助多媒体为学生播放了一些与知识点相关的视频资料，并通过在视频播放过程中为学生讲解视频中内容与教材内容相关性的方式，更好地激发学生的学习欲望。同时，在讲解诸如“植物的一生”、“代谢与平衡”等内容的过程中，笔者更是借助多媒体向学生倍速播放了一些李子柒的视频资源，进而有效地激发了学生的学习兴趣。

此外，受限于课堂教学时间有限，教师无法在短时间内解决每一名初中生在学习科学知识时产生的问题，这种情况的存在给学生高阶思维的发展造成了阻碍。对此，笔者在教学过程中，首先，在考虑了学生兴趣爱好、知识积累水平等情况的基础上，将学生分成了4—6人为一组的小组，并由小组成员共同推选出一名小组长；其次，要求学生借助学习软件将自身在学习过程中无法有效理解的问题上传到软件平台中，由全体学生共同讨论，在其他人不能解决的情况下，由小组长将其进行汇总；最后，笔者每天了解学生的问题，并通过将问题答案上传至学习平台或者在课堂上对问题进行深入解读的方式，强化学生对于知识点的理解，为其后续的学习打下良好的基础[4]。

3.善于引导提问，开拓学生思维

教师在开展教学的过程中，不仅需要借助多样化的教学方式，提升学生思考、应用所学知识的能力，还需要提升学生的反思创新、举一反三的能力。举例来说，在完成“有机物和有机合成材料”这一节知识点的初步讲解后，笔者通过鼓励学生采用问卷调查、网上查找资料等方式，找出诸如人们在日常生活中较为常见的由有机物、无机物构成的事物？怎样辨别有机物与无机物？并且了解在生产生活中有机物与无机物之间是否能够相互转化，如果能的话，如何转化？如果不能的话，为什么？等问题的答案的方式，在调动学生深入探究课堂知识点内涵的主动性的同时，令其可以在课下自行复习书本上的知识点。

（四）多样评价，鼓励高阶思维发展

由于大部分初中生正处于青春期，外界的变化情况会对其学习状况产生极大的影响，在当前初中科学的教学过程中，为切实落实素质教育的要求，进一步强化学生高阶思维的培养，教师可以通过为每名学生在某一阶段学习状况建立评价档案，明确学生的学习情况，在为教师自身后续教学方案提供指引的同时，强化学生对自身学习状态的认识。举例来说，在当前初中科学教学过程中，八年级下册的第一章《电与磁》是极为重要的章节，为进一步提升教学质量，笔者依据学生在这段时间内的表现建立了成长档案，并通过记录学生课堂表现、作业情况等内容的方式，明确学生在学习过程中的学习态度，以及听课质量，便于笔者在后续的教学过程中，合理控制自身对于知识点的讲解速度、讲解详细度等因素。

另外在科学探究的要素中有明确的交流与合作环节，这不仅有利于学生之间的相互学习，更有利于学习资源的优化。为进一步提升学生的学科能力，笔者还为学生建立了评价档案，其中主要包括教师评价、学生自评、同学互评这几部分，便于学生在后续的学习过程中，对自身有一个全面的认识[5]。

五、思考

我教的两个班，A班注重高阶思维培养，我从之前学生做过的且尚未讲评的错题中，选取电学相关的实验探究题，让学生再次完成，进行效果检测。对测试题的大体情况进行了对比，从下图中可见，基础题A班和B班差距不大，但A班学生对实验探究类型的题目有了更深的认识和理解，应用与拓展能力也所有加强。

总而言之，当代素质化教育的不断推行使得人们在重视学生知识积累量的同时，对学生个人能力的重视度也不断提升。科学作为一门探究性的教学活动，采取有效的教学策略，不仅能够有效拓宽学生的知识面，还能够引导学生高阶思维的不断增强。

参考文献

[1]黄卫娟.基于初中科学电学教学中的高阶思维培养[J].科教ss文汇(中旬刊),2020(05):148-149.

[2]王承.在初中科学教学中促进学生核心素养发展的策略阐释[J].科学咨询(教育科研),2020(10):287.

[3]陈燕飞.在初中生物学概念教学中运用思维导图的几点体会[J].生物学教学,2016,41(07):13-14.

[4]刘静雅.初中科学教学如何促进学生核心素养发展[J].科学咨询(科技·管理),2020(09):265.

[5]陈绪杰.初中科学教学中促进学生深度学习的实践[J].科学咨询(科技·管理),2019(10):176-177.